接地電阻的計算與測量

路燈設施的接地保護事關國家財產和人民生命安全的大事.為做好接地保護并有效地設置接地電阻，必須正確計算和測量接地電阻.理論上，接地電阻越小，接觸電壓和跨步電壓就越低，對人身越安全.但要求接地電阻越小，則人工接地裝置的投資也就越大，而且在土壤電阻率較高的地區不易做到.在實踐中，可利用埋設在地下的各種金屬管道(易燃體管道除外)和電纜金屬外皮以及建筑物的地下金屬結構等作為自然接地體.由于人工接地裝置與自然接地體是并聯關系，從而可減小人工接地裝置的接地電阻，減少工程投資.

一、接地電阻值的規定

在1000V以下中性點直接接地系統中，接地電阻Rd應小于或等于4Ω，重復接地電阻應小于或等于10Ω.而電壓1000V以下的中性點不接地系統中，一般規定接地電阻R為4Ω.因此，根據實際安裝經驗，在路燈照明系統中接地電阻Rd應小于或等于4Ω.

二、人工接地裝置接地電阻的計算

人工接地裝置常用的有垂直埋設的接地體、水平埋設的接地體以及復合接地體等.此外，接地電阻大小還與接地體形狀有關，在路燈施工應用中，通常使用垂直、水平接地體，這里只簡要介紹上述兩種接地電阻的計算.

1、垂直

埋設接地體的散流電阻

垂直埋設的接地體多用直徑為50mm，長度2-2.5m的鐵管或圓鋼，其每根接地電阻可按下式求得:Rgo=[ρLn(4L/d)]/2πL

式中:ρ—土壤電阻率(Ω/cm)

L—接地體長度(cm)

d—接地鐵管或圓鋼的直徑(cm)

為防止氣候對接地電阻值的影響，一般將鐵管頂端埋設在地下0.5-0.8m深處.若垂直接地體采用角鋼或扁鋼(見圖1)，其等效直徑為:

等邊角鋼 d=0.84b

扁鋼 d=0.5b

為達到所要求的接地電阻值，往往需埋設多根垂直接體，排列成行或成環形，而且相鄰接地體之間距離一般取接地體長度的1-3倍，以便平坦分布接地體的電位和有利施工.這樣，電流流入每根接地體時，由于相鄰接地體之間的磁場作用而阻止電流擴散，即等效增加了每根接地體的電阻值，因而接地體的合成電阻值并不等于各個單根接地體流散電阻的并聯值，而相差一個利用系數，于是接地體合成電阻為Rg=Rgo/(ηL*n)

式中，Rgo—單根垂直接地體的接地電阻(Ω);

ηL—接地體的利用系數;

n—垂直接地體的并聯根數.

接地體的利用系數與相鄰接地體之間的距離a和接地體的長度L的比值有關，a/L值越小，利用系數就越小，則散流電阻就越大.在實際施工中，接地體數量不超過10根，取a/L=3，那么接地體排列成行時，ηL在0.9-0.95之間;接地體排列成環形時，ηL約為0.8.

2、水平埋設接地體的散流電阻

一般水平埋設接地體采用扁鋼、角鋼或圓鋼等制成，其人工接地電阻按下式求得:

Rsp=(ρ/2πL)*[Ln(L2/dh)+A]

式中，L—水平接地體總長度(cm);

h—接地體埋沒深度(cm);

A—水平接地體結構型式的修正系數

三、接地電阻的測定

接地電阻的測定有多種方法，如利用接地電阻測量儀、電流-電壓表法等，其基本方法是測出被接地體至“地”電位之間的電壓和流過被測接地體的電流，而后算出電阻值.

圖2為電流-電壓表法的原理圖.其中A、B為長約1m、直徑為50mm的臨時檢測用的輔助鋼管，打入地中位置必須距被測接地裝置在20m以上，A、B間距也應保持在20m以上.一般采用一根鋼管作為輔助極即可達到準確測量的目的.

將電壓表和電流表的讀數分別記下，并列出下式

RdA=Rd+Rn=U1/I1

RdB=Rd+RB=U2/I2

RAB=RA+RB=U3/I3

因為RdA+RdB-RAB=2Rd

所以Rd=(RdA+RdB-RAB)/2Ω

用該方法測電阻不受測量范圍的限制，但需要有獨立的交流電源，在沒有電源的地方，可利用電阻測量儀進行實測.值得一提的是，在測量接地電阻時，應考慮季節性的影響，即在最不利的條件下所測得的結果更符合檢測要求.